ansys 地應(yīng)力平衡的案例
ANSYS地應(yīng)力平衡方法
進行地應(yīng)力平衡的原因如下：我們建立的幾何模型一般都和工程實際情況一致，例如邊坡的幾何模型與邊坡實際尺寸相一致。但是由于邊坡的沉降和徐變作用，可以想像到，現(xiàn)在的邊坡應(yīng)該是由一個體積更大的原始邊坡在很久以前由于受到重力作用和邊界約束條件，逐漸形成了現(xiàn)今的邊坡形態(tài)。但是對于那個原始的邊坡形態(tài)，我們不得而知。假如能準確知曉，我們就能夠建立原始邊坡的幾何模型，接著對邊坡施加重力和邊界條件，受力后邊坡形態(tài)應(yīng)該和現(xiàn)在的邊坡相一致，其內(nèi)力就是初始應(yīng)力場（地應(yīng)力），這樣就不用專門施加地應(yīng)力了。但現(xiàn)實情況是我們不能知曉原始邊坡的形態(tài)。現(xiàn)在的邊坡幾何模型就是其實際形態(tài)，受力之后將會變成一個與現(xiàn)狀不一致的邊坡，這不符合現(xiàn)在的實際情況。如果我們計算出現(xiàn)今邊坡的內(nèi)力，并將其作為邊坡的初始應(yīng)力場，再去和外力平衡，這樣我們建立的模型就和現(xiàn)實邊坡情況相一致了。
對于涉及開挖、回填的動態(tài)巖土工程問題，地應(yīng)力平衡是正確模擬施工過程的前提條件。初始應(yīng)力的加載必須滿足地應(yīng)力平衡，而地應(yīng)力平衡就是為了使地基僅存在初始應(yīng)力，而不存在初始應(yīng)變。當(dāng)?shù)鼗灾厥钱a(chǎn)生地應(yīng)力場的主要因素時，重力是外力，初始應(yīng)力場是內(nèi)力，將提取出的內(nèi)力施加于模型后再施加重力，此時內(nèi)力和外力平衡，該狀態(tài)就是工程建設(shè)的初始狀態(tài)。
在ANSYS中的地應(yīng)力該怎么平衡呢？
初應(yīng)力(Initial Stress)可以指定為一種“荷載”進行施加,但僅在靜態(tài)分析和全瞬態(tài)分析中使用，可以用于線性分析或非線性分析。
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APDL地應(yīng)力模型，將樁的單元殺死后對土壤施加重力加速度，命令流見附件
ABAQUS地應(yīng)力平衡
對于涉及開挖、填充的動態(tài)巖土工程問題，初始應(yīng)力場是正確模擬其施工過程的先決條件。初始應(yīng)力的加載必須滿足地應(yīng)力平衡，而地應(yīng)力平衡其實就是為了使數(shù)值模擬獲得一個存在初始應(yīng)力，而無初始應(yīng)變的狀態(tài)。當(dāng)考慮自重場是產(chǎn)生地應(yīng)力場的主要因素時，顯然重力是外力，初始應(yīng)力場是內(nèi)力，將提取出的內(nèi)力施加于數(shù)值模擬后再施加重力，是內(nèi)力和外力平衡，從而獲得較精確的沒有受到人為因素干擾情況下的數(shù)值模型的初始狀態(tài)。
在 ABAQUS 有限元軟件中，提供了 5 種定應(yīng)力平衡方法，這里我就比較常用的，使用比較普遍的一種進行講解。用的例子還是上節(jié)ANSYS的例子。
接下來，小編就一個簡單的算例就行地應(yīng)力平衡。在一個均質(zhì)的地基上有一根立柱。
柱子的尺寸為1m×2m×10m，密度2400kg/m3，彈性模量2.8E8Pa（這里我為了方便觀察規(guī)律，降低這個彈性模量），泊松比0.167；均質(zhì)地基的尺寸為30m×30m×15m，密度為2000kg/m3，彈性模量3E7Pa，泊松比0.3。模型見圖1.
1、將模型導(dǎo)入ABAQUS中。
2、創(chuàng)建靜力荷載步
3、殺死柱子單元
4、施加約束（四周施加法向連桿約束，底部施加全約束）
5、施加自重荷載
6、提交計算
7、查看后處理結(jié)果
豎向位移
豎向應(yīng)力
8、應(yīng)力場輸出
9、在工作目中找到stress_out.rpt文件
10、經(jīng)過格式的轉(zhuǎn)化（文件的后面不要有空行）
11、在之前的inp文件中Step-1前面加上*Initial conditions,Type=stress,Input=stress_in.rpt這句命令，記得一定要把stress_in.rpt放在工作目錄里面。
展開 多孔介質(zhì)的地應(yīng)力平衡
根據(jù)單向固結(jié)理論，有效應(yīng)力=總應(yīng)力-孔隙壓應(yīng)力。在非飽和問題中，ABAQUS采用的是：有效應(yīng)力=總應(yīng)力-飽和度*孔隙水壓力。又由于ABAQUS對孔壓正負號的規(guī)定和土力學(xué)中一致，而對應(yīng)力正負號的規(guī)定和土力學(xué)中剛好相反，故上面公式中的“-”號要改為“+”號。對《abaqus在土木工程中的應(yīng)用》一書中的這個例子，土體頂面的總應(yīng)力是為零的，但孔壓為-10kpa，查-10kpa對應(yīng)的飽和度得0.9789，再用上面的公式計算就得到了-9.789kpa。個人感覺不要死套公式，對每一點都分別算出總應(yīng)力和孔隙水壓力，再按上式計算有效應(yīng)力。最后一點：《abaqus在土木工程中的應(yīng)用》一書中給出的初始有效應(yīng)力的計算公式有點問題，手冊上面說的很詳細，手冊里面是把土體分為完全干燥區(qū)，半飽和區(qū)和完全飽和區(qū)三部分來考慮的。把手冊上相關(guān)的部分傳上來，希望對大家有所幫助。
多孔介質(zhì)的地應(yīng)力平衡.rar
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地應(yīng)力平衡方法以及注意事項
注意：只有采用彈塑性本構(gòu)模型時需要地應(yīng)力平衡，彈性本構(gòu)不需要地應(yīng)力平衡！
第一部分 地應(yīng)力平衡方法簡介
地應(yīng)力平衡主要有五種方法：
（1）自動平衡：第一步創(chuàng)建分析步geostatic ，這種方法注意只能在第一步只能有土和重力的情況下能使用，有其他部件或者接觸時計算不能收斂，效果是最好的，方便簡單！
（2）*initial conditions,type=stress,geostatic
該方法需給出不同材料區(qū)域的最高點和最低點的自重應(yīng)力及其相應(yīng)坐標。所采用的幾何模型一般較規(guī)則,表面大致水平,地應(yīng)力平衡的好壞一般只受巖體密度的影響,無論采用彈性或彈塑性本構(gòu)模型都能很好的達到平衡,可以不必局限于僅受泊松比的影響,能夠通過考慮水平兩個方向的側(cè)壓力系數(shù)值來施加初始應(yīng)力場。計算速度快,收斂性好。缺點就是不能夠很好平衡具有起伏表面的幾何模型,需知道平整后模型的上覆巖體自重。
高版本在CAE里也能操作
用計算器算出每個分界面上的應(yīng)力和坐標對應(yīng)填入，也比較方便 不需要修改關(guān)鍵字
（3）*initial conditions,type=stress,geostatic,user
導(dǎo)入ODB里的方法，也比較簡單，高版本可在截面上操作，不需要修改關(guān)鍵字
你放入ODB后，填入第一步不需要填名稱 就是1 ，增量步就是你第一步計算的最后一個增量步
（4）*initial conditions,type=stress,input=FileName.csv(或inp)
該方法中的文件FILENAME.INP獲取方法為:首先將已知邊界條件施加到模型上進行正演計算,然后一般是將計算得到的每個單元的應(yīng)力外插到形心點處并導(dǎo)出6個應(yīng)力分量(也可以導(dǎo)出積分點處的應(yīng)力分量,視要求平衡的精確程度而定)。
展開 有限元特輯II 初始地應(yīng)力平衡
真實地知道現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力是很難的，我們采取的辦法是，用我們所建立的幾何模型施加和實際模型一致的重力和邊界條件進行計算，得到變形后或變得更小或與現(xiàn)狀邊坡不完全一致的邊坡內(nèi)力近似的作為現(xiàn)狀邊坡的內(nèi)力，并重新將其施加于與現(xiàn)狀邊坡一致的幾何模型，再施加重力（當(dāng)然邊界條件也應(yīng)基本一致）以平衡，這樣才算建立了與現(xiàn)狀模型基本一致的模型，其下的計算才成為可能。這就是所謂“地應(yīng)力平衡”。
II. 什么工況下，施加初始地應(yīng)力？
a. 隧道開挖、填充的動態(tài)巖土工程問題
b. 邊坡問題
c. 多層土仿真
d. 樁土地基
e. 地殼 巖體模擬
f. 地震
III. 什么時間點施加地應(yīng)力？
當(dāng)我們建任何東西或挖任何東西之前, 地表的位移都是零, 但是土體的應(yīng)力卻存在, 這種無位移但有應(yīng)力的時間點叫地應(yīng)力平衡。那么正確的時間點應(yīng)該是什么呢, 就是不管土原來是什么樣的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 關(guān)鍵是在我們對它做任何擾動之前。譬如，樁土作用如何平衡? 這個問題首先就是錯的, 因為地應(yīng)力平衡的時候是不能有樁的；一旦有樁就跨過了地應(yīng)力平衡這個時間點, 數(shù)值模擬要接近實際情況, 不能想當(dāng)然, 所以正確的選擇時間點是地應(yīng)力平衡計算中最關(guān)鍵的。
IV. 施加過程中及之后需要的注意事項？
比如，初始地應(yīng)力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關(guān)，密度一樣的話平衡的結(jié)果很好，別的參數(shù)改變之后經(jīng)過計算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過文件導(dǎo)入初應(yīng)力的情況進行平衡。一般來講，表面不平的時候有很多因素造成誤差很大。比如，不同施加方法，其收斂性可能不同。
未完待續(xù)……之后附上實例及方法
原創(chuàng)作品，如有所需，注明出處
展開 abaqus地應(yīng)力平衡的幾個注意事項
首先大家來比較一下采用geostatic分析步時增量步分別為automatic與fixed計算出來的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力、豎向位移結(jié)果對比，可以發(fā)現(xiàn)，除了豎向位移不同，計算出來的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力完全相同，可以認為增量步為automatic達到平衡，fixed計算出來的豎向位移未有達到平衡。
于是我再采用geostatic分析步時增量步fixed計算出來的odb文件，添加到預(yù)定于場里，可以發(fā)現(xiàn)，除了豎向位移不同，計算出來的孔隙水壓力、豎向有效應(yīng)力完全相同，此時的位移達到平衡。
注意：此模型全部只有土體一個部件，所以用geostatic分析步時增量步automatic能計算出較好的結(jié)果，但是若有其他樁體墻體等部件或者接觸時，geostatic分析步時計算基本不會收斂，希望高手能給予交流，若有其他部件時，平衡真的很難，我平時的做法是采用一般靜力分析步算出odb結(jié)果文件，再添加到預(yù)定于場中，采用一般靜力分析步，該方法大多數(shù)時候平衡效果并不是很好，負4次方級算理想結(jié)果，只有重復(fù)導(dǎo)入，重復(fù)次數(shù)越多，達到滿意結(jié)果，但是需要耐心，因為不知道會要多少次，甚至幾十次上百次了。
還有就是想說的是，如果你用geostatic分析步時增量步automatic計算時，如果有其他壓力或者其他荷載時，也是很難收斂，甚至基本是無法收斂。以上暫時也沒什么解決的方法，大家地應(yīng)力平衡盡量選擇用geostatic分析步時增量步automatic，如果有其他部件時就用odb或者csv方法，慢慢調(diào)試吧，同時希望大神能提出更好的方法！
展開 網(wǎng)上找的別人的心得-地應(yīng)力平衡方法
：）這個功能讓基坑開挖、隧道開挖等的初始應(yīng)力，開挖后的殘余應(yīng)力很好的顯示；也可以很好的模擬鐵路設(shè)計中的工后沉降的概念，在地應(yīng)力平衡后，加上荷載所得沉降即為工后沉降；也很好的模擬了樁土復(fù)合地基的問題，如果沒有初始應(yīng)力的模擬，使土對樁產(chǎn)生了擠壓應(yīng)力，從而通過設(shè)定摩擦系數(shù)就可以模擬了樁與土之間的摩擦力；除此之外，在進行擋土墻計算時也需要ABAQUS的這項功能，反正很多都用得著。
希望我的建議能幫助初學(xué)者（其實我也是初學(xué)者，呵呵）很快掌握這個技巧。
ABAQUS地應(yīng)力平衡（standard）-告別笨拙的導(dǎo)入法 ￥5
此帖僅講述ABAQUS/standard中的地應(yīng)力平衡，explicit大變形的地應(yīng)力平衡另開貼。
該方法適合絕大多數(shù)問題，同時也分享一些小技巧
以下通過預(yù)埋管樁軸對稱模型講解具體實現(xiàn)：
土體高10m(頂面y=0,底面y=-10)，土體浮密度0.65g/cm3，網(wǎng)格單元為CAX4R。
模型圖
結(jié)果分析：
重力平衡后，土體沉降在1×10-5左右，豎向應(yīng)力分布準確，效果良好。當(dāng)然，如果花時間優(yōu)化模型，可以獲得更好的平衡效果。
ABAQUS油氣開發(fā)相關(guān)地質(zhì)力學(xué)分析的地應(yīng)力平衡方法
地應(yīng)力平衡分析是基于ABAQUS有限元平臺進行巖土分析時特有的操作。
本文就基于油氣鉆采過程中幾個常見案例介紹了地應(yīng)力平衡的方法
不局限于這幾個模型，以后想到什么模型或者您需要什么模型都可以告訴我?guī)湍?一、井壁穩(wěn)定平面應(yīng)變模型
二、井壁穩(wěn)定3D薄層模型
三、地層沉降軸對稱模型
四、地層沉降和穩(wěn)定性分析厚層3D模型
五、海底滑坡3D模型
六、套管+地層的井眼完整性分析模型
詳情見https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14877
基于ABAQUS的初始地應(yīng)力平衡方法研究_代汝林.pdf
基于ABAQUS的初始地應(yīng)力平衡方法研究_代汝林.pdf
abaqus 劍橋模型 地應(yīng)力平衡 樁體貫入 靜力通用 ￥9.9
地應(yīng)力平衡算不過去：1、檢查材料參數(shù)是否正確。2、可選擇在平衡分析步中約束全部土體，在隨后的分析步中取消激活。采用靜力通用分析步 劍橋模型模擬樁體入土的過程
地應(yīng)力平衡采用地應(yīng)力分析步
cae文件如下
abaqus地應(yīng)力平衡(explcit大變形，ALE/CEL)，附CAE，inp文件 ￥9.9
</li><li>重力平衡后的豎向應(yīng)力S22云圖如圖2所示，土體沉降如圖3，可以看出S22成層分布，土體沉降較小。
【視頻教程】ABAQUS教程系列之地應(yīng)力平衡方法1（千總）
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